煤制天然氣干燥裝置原始開車

李超帥

(伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆 伊犁 835000)

煤制天然氣進入長距離輸送管線前必須進行干燥脫水，在常規天然氣脫水中廣泛使用的三甘醇脫水技術，經過部分改造后能夠用于煤制天然氣的干燥脫水，為煤制天然氣的管道輸送提供保障[1]。

伊犁新天煤化工有限責任公司20億NM3/年煤制天然氣項目，設置兩套天然氣三甘醇脫水裝置，單套天然氣處理能力12.5萬NM3/h。天然氣干燥裝置從預試車開始，在原始開車過程中嚴格遵循“單機試車要早，吹掃氣密要嚴，聯動試車要全，投料試車要穩，試車方案要優，試車成本要低”的原則[2]，于2017年3月20日天然氣干燥裝置投料試車一次成功。

1 煤制天然氣干燥裝置預試車

天然氣干燥裝置預試車包括管道吹掃清洗、機泵單機試車、系統氣密性實驗、裝置化學清洗、聯動試車等各個階段。在預試車的過程中同時進行工程“三查四定”的工作，把工程設計及建設階段存在的問題在預試車過程中解決掉，以確保投料試車一次成功[3]。

1.1 三查四定

在預試車前制定“天然氣干燥裝置三查四定實施細則”，根據實施細則的要求組織人員對所有管道和設備逐項進行檢查，將發現的問題登記記錄，并將檢查情況在專用PID圖上進行標識，對檢查出的問題定任務、定人員、定措施、定整改時間，及早解決問題。

根據檢查問題的整改情況，對檢查出的問題分批進行驗收，對完成整改的問題進行關閉。

1.2 管道吹掃清洗

對氮氣管道、工藝氣管道、事故火炬管道、儀表空氣管道、中壓氮氣管道、工廠空氣管道進行空氣吹掃，并對吹掃結果進行檢查驗收。對生產水管道、脫鹽水管道、中壓蒸汽凝液管線、循環水管線進行水沖洗，并檢查沖洗結果。對中壓蒸汽管線和低壓蒸汽進行蒸汽吹掃。因三甘醇系統需要化學清洗，三甘醇管線無需進行單獨的水沖洗，將結合三甘醇系統的化學清洗進行。

1.3 單機試車

對天然氣干燥裝置的六臺三甘醇循環泵使用生產水進行單機試車，使用三甘醇緩沖罐作為儲罐，泵的出口連接臨時管道返回三甘醇補充罐。六臺泵的振動、軸溫、運轉聲音等均滿足要求。試車遺留的問題是六臺泵的進出口連接處及蓄能器接口處有漏點，水聯運時需全部解決。

1.4 系統氣密

系統氣密分為高壓氣密和低壓氣密，運行壓力為2.1MPa的工藝氣系統需進行高壓氣密，火炬系統、閃蒸系統、氮氣氣提系統和三甘醇再生系統進行低壓氣密。對工藝氣系統采用階梯試壓的方式，分別在0.5，1.0，2.1MPa進行氣密性試驗，氣密檢查的漏點未消除前不得進入下一等級的氣密性試驗。火炬系統和閃蒸系統充壓至0.4MPa查漏消漏，氣提系統和三甘醇系統持續充壓檢查并處理漏點。

氣密性試驗前應編制氣密性試驗檢查表，檢查表應包含氣密性試驗的所有部位，包括法蘭密封面、設備人孔、導淋和閥門閥桿等，試驗過程中應對照檢查表逐項進行氣密檢查，防止遺漏。對高壓氣密部分應進行氣密保壓試驗，24 h泄漏率應在2%以內。

1.5 天然氣干燥裝置化學清洗

三甘醇循環再生系統在投料前必須進行化學清洗，化學清洗前先進行水沖洗，在水沖洗過程中對發現的漏點及時處理。化學清洗分三個區域進行：一是三甘醇補充罐，二是吸收塔、機械過濾器及活性炭過濾器，三是重沸器及緩沖罐等其他設備。化學清洗前對系統進行隔離檢查，對各儀表斷口處加臨時盲板。化學清洗結束后對結果進行檢查，化學清洗完成后對各斷口加盲板處進行復位，完成后使用氮氣對所有化學清洗的設備及管道進行干燥。在天然氣干燥裝置化學清洗結束后，對干燥裝置的機械過濾器和活性炭過濾器進行濾芯安裝。

1.6 聯動試車

氣密性試驗完成后，先進行聯動試車確認，然后開始系統聯動試車。聯動試車的內容包括：第一次脫鹽水洗，脫鹽水建立液位，同時對機械過濾器和活性炭過濾器之外的三甘醇管道和設備進行沖洗，沖洗完成后排凈裝置內的脫鹽水。第二次脫鹽水洗，脫鹽水建立液位，系統循環打通，投用中壓蒸汽升溫至重沸器溫度70℃，熱運8～12 h將系統水排凈。第三次脫鹽水洗，重新注入脫鹽水建立循環后，投用機械過濾器和活性炭過濾器。

聯動試車的過程中需檢查并處理系統漏點，調試三甘醇循環泵的運行情況，調節所有自調閥，投用并檢測各溫度壓力測點及液位測點，同時完成對天然氣干燥系統連鎖試驗。

2 煤制天然氣干燥裝置投料試車

煤制天然氣干燥裝置的投料試車工作按照系統氮氣置換、三甘醇裝填、試車條件確認、三甘醇循環升溫、投料接氣的順序進行。

2.1 系統氮氣置換

系統氮氣置換前檢查氮氣管線吹掃干凈，取樣分析氮氣純度≥99.9%。使用低壓氮氣置換天然氣干燥裝置工藝氣系統、火炬系統、合成出口至干燥入口管線、干燥出口至壓縮入口管線，置換過程中定期打開各處導淋短暫排放，保證置換無死角，分析各系統含氧量<0.2%為置換合格，置換合格后將工藝氣系統充壓至0.4MPa。

使用氮氣吹掃三甘醇再生系統，分析三甘醇再生系統含氧<0.2%為置換合格，置換合格后保留20NM3/h的氣提氮氣，以保證三甘醇再生系統在氮氣保護條件下。

對三甘醇補充罐采取憋壓置換的方法，多次憋壓置換后取樣分析含氧<0.2%為置換合格，置換合格后將三甘醇補充罐保護氮氣閥門微開，檢查三甘醇補充罐頂部呼吸閥有少量氮氣持續排出。

2.2 三甘醇的裝填

天然氣干燥裝置使用桶裝三甘醇，規格為225kg/桶，三甘醇裝填前確認裝填使用的插桶泵試用正常，協調好膠管及線盤等工具。使用4臺插桶泵，用時約10個小時將110桶共24.75噸三甘醇裝入到天然氣干燥裝置內。

2.3 試車條件確認

按照表1的要求，對投料試車條件逐項進行確認，全部確認合格后方可進行投料試車。

表1 天然氣干燥投料試車條件確認表

2.4 三甘醇循環及系統升溫

投料試車確認完成后，三甘醇系統開始建立循環，初次循環未經過機械過濾器及活性炭過濾器，將重沸器溫度升至180℃，三甘醇再生控制精餾柱頂溫度90℃左右，對系統內新裝填的三甘醇進行提純，分析三甘醇純度達到99.6%，三甘醇純度滿足系統開車接氣要求。按照機械過濾器B、活性炭過濾器、機械過濾器A的順序將各個過濾器投入使用。

2.5 天然氣干燥裝置接氣

3月20日甲烷化合成裝置產出合格天然氣，11∶58干燥裝置開始接氣，13∶00完成接氣，合成天然氣全部并入干燥系統，在干燥出口放火炬管道排放。13:15開始分析水露點，每間隔半小時分析一次，第一次分析結果為-12.1℃，20∶05水露點達到-45.1℃進入合格范圍，至此天然氣干燥B系列投料試車完成，水露點符合設計要求。

天然氣干燥裝置接氣后，水露點是逐步降低的，從接氣到水露點合格用時約8 h。表2為接氣后天然氣水露點的變化情況。

表2 天然氣干燥裝置接氣后露點變化情況

3 原始開車存在問題及解決方式

3.1 精餾柱頂部溫度控制問題

精餾柱頂的溫度控制不穩定，波動范圍大，通過現場手動閥門調節困難。精餾柱頂換熱器三甘醇進出口閥及旁路閥公稱直徑均為DN65，旁路閥開關時流經精餾柱的三甘醇流量變化大。為解決此問題，可采用以下三種方式：一是在旁路增加節流孔板，減少旁路流通量，二是將旁路閥改為自調閥，三是在旁路上在增加一道小旁路來精確控制流量。

3.2 三甘醇循環泵的振動大

在投料試車時發現，有時三甘醇循環泵的振動大，判斷為泵內進氣，對貧液冷卻器殼程進行徹底排氣，排氣后循環泵的振動情況明顯改善。

排氣時發現在三甘醇循環泵運轉時，當緩沖罐液位低于650mm時，貧液冷卻器排氣點有可能變負壓吸氣，為解決此問題，要求將三甘醇緩沖罐的液位控制在700～800mm。貧液冷卻器易進氣的原因為三甘醇循環泵入口貧液冷卻器設計高度過高，造成氣體吸入到泵的入口，頻繁造成三甘醇循環泵的振動大。為解決此問題，計劃在大修時將貧液冷卻器的高度降低400mm，則緩沖罐液位高于250mm時均能保證正常進液。

3.3 機械過濾器A壓差升高

投料試車運行幾天后發現機械過濾器A的壓差升高到50kKPa，對機械過濾器A進行了反沖洗，沖洗后過濾器A的壓差降低到20KPa左右，運行兩天后壓差又重新上升到50KPa。準備在停車檢修時更換干燥裝置機械過濾器A的全部濾芯。

4 天然氣干燥裝置原始開車注意事項

天然氣干燥裝置在預試車及投料試車過程中應嚴格把控試車質量關，對較為復雜的試車過程應編制專門的試車方案，明確試車條件、試車組織機構、試車內容、責任分工等，并對試車異常情況做好預想。

天然氣干燥裝置試車前應編制試車管理制度，明確試車各階段的管理要求，明確試車各階段的合格標準，明確試車各階段過程資料的收集要求，明確試車過程的安全保護措施等，全面提高試車管理水平。在預試車及聯動試車過程中發現的問題應盡早解決，以保證投料試車的一次成功。